Ножка эндопротеза тазобедренного сустава

Типы эндопротезов тазобедренного сустава

Различные типы эндопротезов тазобедренного сустава

Вообще, тот тип имплантата, который будет установлен пациенту в ходе операции эндопротезирования, будет выбран хирургом в зависимости от степени повреждения сустава, уровня активности, показателей веса и возраста и других факторов. Но, чем больше информации вы будете знать о различных типах эндопротезов и материалах, используемых при их изготовлении, тем больше вероятности, что вы сможете, совместно с вашим лечащим врачом, подобрать наиболее подходящий именно вам тип имплантата. Поскольку все эндопротезы отличаются между собой, хирург обычно работает с двумя-тремя брендами.

При поиске лучшего эндопротеза тазобедренного сустава важно помнить: ваш лечащий врач является абсолютным экспертом именно в тех эндопротезах, с которыми он или она работает.

Какими характеристиками должен обладать и каким требованиям должен отвечать хороший эндопротез тазобедренного сустава:

• Обеспечивать достаточный объем движений и возможность пациенту вести активный образ жизни.
• Иметь выживаемость 15-20 лет и больше.
• Иметь достаточную историю использования у пациентов (5-10 лет минимум)
• Соответствовать особенностям вашего организма (например, быть биосовместимым при наличии аллергии на никель). Ваш врач задаст вам ряд вопросов касаемо вашего образа жизни, наличия аллергических реакций и т.д.
• Быть привычным типом эндопротеза конкретно для вашего оперирующего хирурга.

Из чего состоит процедура эндопротезирования тазобедренного сустава?

image from Orthoinfo AAOS

Вот из чего состоит стандартная процедура эндопротезирования тазобедренного сустава:

Сначала тазоберенный сустав размыкают. Это включает в себя изъятие головки бедренной кости из полости ацетабулярной впадины. Впадина после этого обрабатывается специальным инструментом, поврежденный хрящ и кость удаляются. Затем во впадину устанавливается искусственная металлическая чашка. Чашка устанавливается очень плотно и подбирается точно под параметры впадины. Установка может производиться либо при помощи цементирования, либо без него. Затем в чашку устанавливается пластиковый вкладыш. Эти два компонента образовывают вашу новую впадину, и поэтому называются «ацетабулярные компоненты».

В чем разница между цементным и бесцементным (press—fit) эндопротезом?

При использовании цементирования, быстросохнущий цемент используется в качестве клея для соединения эндопротеза и кости пациента. При использовании бесцементной техники, или, как ее еще называют, техники press—fit, имплант имеет специальное покрытие, позволяющее кости «врастать» внутрь эндопротеза и интегрироваться с костью. Раньше более часто использовались цементные эндопротезы, сейчас популярность набрали бесцементные опции.

Далее, округлая шарообразная головка бедренной кости, ранее изъятая из ацетабулярной впадины, полностью удаляется. После этого канал бедренной кости высверливается, и туда помещается искусственный компонент – бедренная ножка. На этот искусственный компоненты затем крепится искусственная головка бедренной кости. Существует множество вариантов таких головок, и хирург выберет наиболее подходящий именно вам. После установки, головка эндопротеза (феморальный компонент) будет «погружена» (соединена) в установленную ранее чашку (ацетабулярный компонент). Все эти четыре компонента заменят поврежденный сустав.

[2]

Компоненты: из чего состоит эндопротез тазобедренного сустава?

Естественный сустав состоит из двух основных частей: головки и впадины. Во время эндопротезирования тазобедренного сустава для создания нового искусственного сустава используются четыре компонента. Как уже отмечалось выше, этими компонентами являются: ацетабулярный компонент (чашка), пластиковый вкладыш, головка бедренной кости и бедренная ножка.

1. Ацетабулярный компонент (чашка) – компонент, который создаст новую ацетабулярную впадину. Этот компонент устанавливается в кость таза после того, как произведены необходимые опилы и обработка костных поверхностей впадины. Обычно этот компонент изготавливается из металла, но иногда используется также керамика или комбинация керамики и металла.
2. Ацетабулярный вкладыш – Пластиковый вкладыш плотно устанавливается в ацетабулярный компонент и позволяет головке бедренной кости легко скользить в нем. Обычно этот компонент изготавливается из высококачественного прочного пластика.
3. Головка бедренной кости – Головка по размерам точно соответствует новому пластиковому вкладышу, и прикрепляется к бедренной ножке. Существует большое количество разнообразных форм и размеров головок. Головки могут изготавливаться из прочного металла, пластика, керамики или сочетания этих материалов.
4. Бедренная ножка – Ножка прикрепляется к головке и обеспечивает опору нового сустава. Обычно, металл, из которого изготавливается ножка, является пористым, что позволяет естественной кости прорастать и интегрироваться с вновь установленным компонентом.

Какие материалы применяются при эндопротезировании тазобедренного сустава?

Компоненты эндопротеза могут быть изготовлены из прочного пластика, керамики или металла. В большинстве случаев, бедренная ножка выполнена из титана, титан-кобальтового или кобальт-хромового сплава или нержавеющей стали. Головка, вкладыш и чашка могут быть изготовлены из металла, пластика или керамики, либо из сочетания вышеперечисленных материалов. Материалы изготовления компонентов должны быть прочными, но гибкими для того, чтобы обеспечивать подвижность. Компоненты также должны быть биосовместимы (подходящими для контакта с организмом человека, не вызывающими реакции при контакте).

Стандартные сочетания материалов изготовления компонентов

• Металл-металл – чашка и головка выполнены из металла. Металл может быть представлен титановым, кобальт-хромовым сплавом или смешанным сплавом на основе кобальта. Полиэтилен и металл-полиэтилен – полиэтилен это высококачественный пластик. Обычно из него изготавливают ацетабулярный вкладыш и иногда чашку. В случае, когда чашка вкладыш пластиковый, а головка металлическая, то это сочетание называется металл-полиэтилен.
• Керамика-металл, керамика-полиэтилен, керамика-керамика – керамические компоненты эндопротезов встречаются довольно редко, и этот материал используется не всеми хирургами. Керамика обычно используется в сочетании с металлическими или пластиковыми компонентами при наличии аллергии на металл. Хотя керамические компоненты довольно прочные, исторически они всегда были более хрупкими по сравнению с металлическими компонентами. Это, однако, сейчас меняется. Сегодня есть данные, что керамические компоненты способны служить дольше керамических.

Для тех пациентов, у кого есть аллергия на металлы, титановый сплав является наиболее мягким вариантом с наименьшим (зачастую не поддающимся выявлению) содержанием никеля. Существуют варианты эндопротезов, выполненные совсем без применения металла.

[1]

Все про суставы

Если нарушен контакт головки бедра и ацетабулярного компонента, то диагностируется вывих протеза тазобедренного сустава. Ацетабулярный компонент – часть сочленения, которая включает в себя следующие структуры:

1. чашу полусферической формы;
2. вкладыш;
3. выступы цилиндрической части вкладыша;
4. цилиндрические пазы на внутренней поверхности чаши.

Вывих эндопротеза тазобедренного сустава бывает спонтанным (при физической нагрузке), травматическим, однократным и рецидивирующим.

Вывих эндопротеза тазобедренного сустава – прогнозируемое осложнение. В течение трех месяцев после операции ортопеды диагностируют более 50% случаев патологического смещения протеза.

Предрасполагающие факторы вывиха делят на три группы:

1. связанные с пациентом, особенностями его конституции, сопутствующими болезнями;
2. контролируемые лечащим врачом – хирургом;
3. зависящие от дизайна имплантата (эндопротеза).

В первой группе выделяют следующие причины:

• Возраст пациента. Часто вывихи эндопротеза происходят у пожилых людей. Осложнение встречается у 1,2% пациентов в 20–29 лет и у 7,5% после 80 лет.
• Женский пол. У женщин меньше развита мышечная масса, но больше объем движений в тазобедренном суставе.
• Ожирение. Избыточный вес повышает нагрузку на сочленение, а развитая подкожно‐жировая клетчатка в области живота уменьшает сгибание в суставе.
• Высокий рост. Увеличение риска вывиха эндопротеза связано с удлиненным плечом рычага.
• Повышенная подвижность сочленений (гипермобильность тазобедренных суставов). Встречается при синдромах Марфана и Элерса‐Данлоса, нарушениях синтеза коллагена.
• Сопутствующие патологии (дисплазия тазобедренного сустава, перелом шейки бедра).
• Операции в этой области, выполненные ранее.
• Нейромышечные заболевания (поражение спинного мозга, полиомиелит, детский церебральный паралич).

Хирургические факторы риска:

• Опыт ортопеда в проведении артропластики.
• Вариант оперативного доступа. При заднем доступе частота осложнений составляет 5,8%, когда при переднем и переднебоковом – 2,3%.
• Позиционирование составных структур эндопротеза. Если при установке ацетабулярного компонента он выходит за пределы «безопасной зоны», риск вывиха эндопротеза возрастает в 5–6 раз.
• Восстановление длины нижней конечности и мягкотканного покрова.

К причинам вывиха, связанным с дизайном эндопротеза, относят:

Варианты дизайна эндопротеза представлены на фото.

Некоторые вкладыши снабжены антилюксационной губой, которая увеличивает степень перекрытия полиэтиленом головки бедра и стабильность тазобедренного сустава. Для этой цели используется и система связанных вкладышей.

От диаметра головки эндопротеза зависит амплитуда движений и устойчивость сочленения.

При нарушении стабильности протезированного тазобедренного сустава у пациента отмечаются следующие симптомы:

• резкая боль в области сочленения;
• невозможность наступить на ногу;
• ограничение движений конечностью;
• деформация сочленения.

Если вывих эндопротеза тазобедренного сустава произошел после травмы, то диагностируются гематомы, отек и покраснение. Патология требует экстренной медицинской помощи – обезболивания, закрытой репозиции либо оперативного вмешательства.

Диагностика

Предварительный диагноз устанавливается по характерной клинической картине. Симптомы настолько яркие и типичные, что заподозрить вывих эндопротеза пациент может самостоятельно.

Подтверждают патологию рентгенологическим методом. На снимке врач отмечает нарушение расположения компонентов тазобедренного сустава, выход головки бедра за пределы вертлужной впадины.

Рентгенограмма подтверждает диагноз и определяет причину вывиха, если он связан с неудачным эндопротезированием или дизайном имплантата. Определение факторов риска помогает врачу выбрать оптимальную тактику лечения – консервативную репозицию или ревизионную артропластику.

Если рентгенография не позволяет установить точную причину нестабильности тазобедренного сустава, врач направляет пациента на компьютерную томографию.

При первичном вывихе в тазобедренном суставе и сохранении ориентации структур протеза врач назначает консервативное лечение. Терапия включает экстренную репозицию (вправление) головки и иммобилизацию конечности на 4–6 недель. Параллельно назначается применение лекарственных средств, лечебная физкультура и сеансы физиотерапии. Если вывихи бедра повторяются, специалист прибегает к оперативному лечению.

Консервативное

Вправляют вывих под адекватным обезболиванием – внутривенным наркозом или спинальной анестезией. После репозиции пациенту показан постельный режим в течение 7–10 дней. На второй неделе (под наблюдением физиотерапевта) пациента обучают правильной ходьбе.

При консервативном лечении используют следующие варианты иммобилизации:

• гонитная (от паха до пальцев) или укороченная тазобедренная гипсовая повязка;
• деротационный сапожок;
• задняя лонгета (на коленный сустав);
• ортез.

Параллельно пациенту назначается медикаментозная терапия, которая включает:

Оперативное вмешательство

Вид и объем оперативного вмешательства зависит от причины вывиха, поэтому первоочередная задача врача — оценка ориентации структур протеза. Часто нестабильность сочленения связана с развитием импинджмент‐синдрома (соударение структур сустава из‐за нарушенного расположения компонентов).

В имплантате стирается полиэтилен, из‐за чего головка эксцентрично смещается от центра на периферию. При избыточном износе полиэтилена нестабильность в сочленении будет возникать, даже если изначально эндопротез установлен в правильном положении.

После установления точной причины вывиха проводится оперативное вмешательство. Цель – обеспечить стабильное положение компонентов эндопротеза и предотвратить повторные вывихи.

• изменение расположения компонентов протеза;
• восстановление адекватного натяжения мышц.

Хорошие результаты приносит установка вкладыша с антилюксационной губой. Изредка хирурги меняют расположение вертлужного элемента – при ошибочно установленной ориентации.

Стабилизация сустава открытой репозицией за счет удлинения головки называется «малой» ревизией. Данный метод эффективен не во всех случаях. При рецидивирующих вывихах хирурги прибегают к изменению типа эндопротеза. Такая операция называется ревизионным протезированием. После устранения факторов риска угроза повторного вывиха исчезает.

Если после оперативного вмешательства патология рецидивирует, причину хирурги ищут в неврологическом заболевании или поражении отводящих мышц. В этой ситуации рекомендована имплантация связанного протеза (головка имплантата тесно связана с вертлужной впадиной). Но у этого метода имеются недостатки – зона контакта кости и вертлужного компонента будет постоянно испытывать повышенную нагрузку.

Реабилитация после эндопротезирования

Реабилитационный период после вывиха эндопротеза длится до тех пор, пока двигательная активность больного не восстановится полностью.

С первых дней пациенту рекомендованы изометрические упражнения лечебной физкультуры. Они стимулируют напряжение мышц, но не вызывают их сокращение. Лечебная гимнастика препятствует атрофии мускулатуры, улучшает кровоток в области сустава, поддерживает мышечную силу ноги на должном уровне.

В этот период рекомендован общий массаж, включающий легкие поглаживания и растирания кожи. Вертикализация (перевод из лежачего положения в вертикальное при помощи специального стола) пациента возможна через 7–10 дней под контролем врача.

[3]

Нельзя нарушать рекомендации хирурга и самостоятельно прекращать иммобилизацию сочленения, даже если двигательная активность конечности возобновилась.

Пациент должен следить за весом, чтобы не допустить ожирения и чрезмерной физической нагрузки на протезированный сустав. По назначению врача нужно принимать лекарства – препараты кальция, витамины, заниматься кинезитерапией и ЛФК на протяжении длительного времени.

Вывих бедра – нередкое осложнение после эндопротезирования тазобедренного сустава. Патология вызывается факторами, которые связаны с особенностями пациента, работой хирурга и строением протеза. Вывих может рецидивировать и осложняться.

Однократное нарушение стабильности сустава лечится консервативно, но при повторном вывихе этот метод малоэффективен. При рецидиве хирурги прибегают к ревизионной артропластике или замене эндопротеза.

Вывиха можно избежать, если соблюдать предписания врача. Но если стабильность тазобедренного сустава нарушилась, после операции пациенту требуется реабилитационный период – для восстановления функций ноги и профилактики рецидивов.

Полезное видео

Из видео можно узнать об осложнениях эндопротезирования тазобедренного сустава и методах профилактики.

Строение эндопротезов

Современные эндопротезы тазобедренного сустава — сложные технические изделия. Так же как и нормальный тазобедренный сустав, искусственный состоит из круглой головки и вогнутой впадины, в которой головка и вращается, позволяя осуществить нормальный объем движений. Обычно протез состоит из ножки, головки, чашки и вкладыша.

Для каждого конкретного случая подбирается соответствующий протез. Каждый из компонентов имеет свой размерный ряд.

Ножка эндопротеза тазобедренного сустава, как правило, монолитная (цельная), но бывают и модульные (сборные) ножки. Ножка состоит из тела, которое входит в канал бедренной кости, шейки и конуса, на который надевается головка (рис. 13). Угол, под которым соединяются шейка и тело, называют шеечно-диафи- зарным углом. Как правило, он составляет 135°, но бывают ножки с углом в 125° и 145°.

К основным характеристикам ножек эндопротезов тазобедренного сустава относятся:

• · тип фиксации (цементная или бесцементная);
• · покрытие ножки;
• · форма ножки;
• · шеечно-диафизарный угол и офсет.

Материал, из которого делается ножка эндопротеза тазобедренного сустава, с одной стороны, должен быть достаточно прочным, чтобы не сломаться, с другой стороны — эластичным, то есть способным деформироваться при нагрузке (для бесцементных ножек модуль упругости должен быть максимально близким к модулю упругости самой кости), а с третьей стороны, материал должен быть инертным, то есть не отторгаться организмом и хорошо срастаться с костью (этот параметр важен для бесцементных ножек).

Цементные ножки (например, CPT фирмы Zimmer) изготавливаются из кобальт-хромового или кобальт-хром-молибденового сплава. Эти сплавы пришли на смену стали, поскольку стальные ножки показали себя слишком хрупкими: так, стальная ножка Exeter фирмы Stryker ломалась в 3% случаев (из 433 ножек, установленных с 1970 по 1975 год, сломалось 13).

Бесцементные ножки делают из сплавов на основе титана, который обладает прекрасной биосовместимостью (то есть не отторгается организмом). В 1960-1970-х годах использовался цельный литой титан, однако он оказался не очень прочным и был слабее кованых изделий из кобальт-хромового сплава. Позже ножки стали делать из кованого титан-алюминий-ванадиевого сплава, а потом — из титан-алюминий-ниобиевого сплава.

Цементные ножки не контактируют непосредственно с костью, а крепятся в цементе. Соответственно, кость в цементную ножку не врастает. Поверхность цементной ножки гладкая, для того чтобы хорошо сцепляться с цементом и не разрушать его. В подавляющем большинстве случаев поверхность цементной ножки полированная или, реже, сатинированная (рис. 15). Полированные цементные ножки дороже, но значимой практической разницы между полированной и сатинированной поверхностью нет.

Поверхность бесцементных ножек — очень важный вопрос: ведь именно характеристики покрытия будут во многом определять врастание кости и, следовательно, надежность и долговечность ножки эндопротеза. Поверхность бесце- ментой ножки эндопротеза тазобедренного сустава может быть покрыта специальными веществами, облегчающими врастание кости, а может быть шероховатой, с микропорами (этот эффект создают спрессованные шарики, проволока, плазменное титановое напыление, трабекулярный металл). Иногда поверхность ножки и шероховатая, и покрыта специальными веществами.

Технологический процесс создания поверхности бесцементного компонента эндопротеза очень сложен и трудоемок, и каждая из ведущих фирм-производителей эндопротезов тазобедренного сустава имеет свои запатентованные технологии, которые постоянно совершенствуются.

Среди веществ, которыми покрывают ножку для облегчения врастания кости, в подавляющем большинстве случаев используют гидроксиапатит (гидрокси- фосфат кальция). «Золотой стандарт» ножки с гидроксиапатитовым покрытием — ножка Corail фирмы DePuy концерна Johnson & Johnson (рис. 16). Эту ножку ортопеды иногда называют «невестой» за красивый белый цвет.

Варианты поверхностей ножек эндопротезов на примере продукции фирмы Zimmer. Слева направо: ножка VerSys Beaded MidCoat с покрытием из спрессованных шариков; ножка Ver- Sys Fiber Metal MidCoat с покрытием из спрессованных волокон металла; ножка Alloclassic с шероховатой поверхностью, полученной после пескоструйной обработки; ножка Trabecular Metal Primary Hip Stem с поверхностью из трабекулярного металла; короткая ножка Fitmore с плазменным напылением титанового сплава.

Вы можете заметить, что одни ножки на рис имеют «воротничок» (выступ в основании шейки), а другие нет. Этот воротничок делают для того, чтобы добавить ножке еще одну точку фиксации при опоре на кость, но технически в ходе операции воротничок чаще оказывается бесполезным, поэтому в последние годы большинство ножек выпускаются без него.

эндопротез тазобедренный сустав операция

Все описанные варианты покрытия ножки эндопротеза тазобедренного сустава касаются микроструктуры, но часто производители дополняют ножку специальными выступами, ребрами, арками и прочими геометрическими «украшениями», которые служат не для того, чтобы облегчать врастание кости, а для более прочной первичной фиксации ножки в канале бедренной кости

Варианты формы ножки. Слева направо: ножка CLS Spotorno фирмы Zimmer с тремя продольными ребрами; ножка Alloclassic фирмы Zimmer с отверстиями; ножка Excia фирмы Aesculap с дугообразным ребром с пористым покрытием, ножка Excia фирмы Aesculap с дугообразным ребром с плазменным напылением.

Форма ножки. Итак, мы уже незаметно начали разговор о форме ножки. Каковы требования к ней? Казалось бы, все просто: форма ножки должна максимально соответствовать форме канала бедренной кости, и тогда все будет хорошо. Но дело обстоит сложнее: поскольку все люди разные, одинаковых каналов бедренной кости не существует — можно лишь выделить основные их варианты (рис. 19). Как несложно догадаться, уже по одной этой причине не может быть единственной ножки, которая была бы самой лучшей для всех пациентов.

Существуют три основные формы ножки эндопротезов тазобедренного сустава (рис. 20): расширяющаяся вверх (например, ножка Alloclassic фирмы Zimmer), прямая (с прямым наружным краем, например ножка VerSys или Spotorno фирмы Zimmer) и изогнутая (например, ножка Fitmore фирмы Zimmer или ножка Corail фирмы DePuy). Каждая из этих форм соответствует определенным вариантам формы канала бедренной кости, имеет свои плюсы и минусы, свои тонкости установки, и обсуждать эти особенности интересно, пожалуй, только профессионалам.

Три классические формы ножки эндопротеза тазобедренного сустава (слева направо): изогнутая, прямая и расширяющаяся.

Особый вариант формы ножки — коническая. Примером такой ножки является ножка Wagner фирмы Zimmer

Коническая ножка Wagner фирмы Zimmer. Вид спереди, а также спереди и сверху. Коническая форма позволяет вращать ножку в канале и устанавливать ее под нужным углом. Это бывает необходимо при значительных деформациях канала бедренной кости, которые часто встречаются после предшествовавших операций (по поводу врожденных вывихов, дисплазий, переломов вертельной области).

Шеечно-диафизарный угол и офсет. Один из параметров ножки эндопротеза тазобедренного сустава — это шеечно-диафизарный угол: он образован соединением шейки и тела ножки эндопротеза и обычно равен 135°, хотя выпускаются и ножки с углом 125° или 145° (рис. 22). Другой важный параметр эндопротеза тазобедренного сустава — офсет; это горизонтальное расстояние между вершиной конуса ножки и продольной осью тела ножки (рис. 23). Величина офсета зависит от длины шейки эндопротеза.

Ножка эндопротеза тазобедренного сустава

Устройство относится к области травматологии-ортопедии, используется в качестве ножки эндопротеза тазобедренного сустава. Расшатывание ножки эндопротеза наблюдается у 50% больных, перенесших операцию эндопротезирования тазобедренного сустава. Обычно происходит это спустя 8-12 лет после проведения эндопротезирования и не зависит от того, была фиксация ножки цементной или бесцементной. Поэтому исследователи ведут изыскания в направлении создания надежного контакта в системе «металл-кость», пытаясь добиться восполняемой компрессии в случаях, когда кость пролеживается под давлением металлических элементов.

Известны устройства, например эндопротез тазобедренного сустава [1], ножка которого оснащена предварительно напряженными, отклоненными от ее оси стержнями, внедренными в костную ткань диафиза бедра. Но и этого оказывается недостаточным для стабильной фиксации ножки в заданном положении. Длинные свободные концы стержней не могут в достаточной мере препятствовать возникновению нестабильности, в том числе и ротационной. Они также не могут предотвратить осевое смещение ножки кверху. Другим аналогом может служить ножка эндопротеза [2], представляющая собой стержень с головкой, установленный в отверстиях распорных секций, большие основания юбок которых выполнены зубчатыми. Однако данная конструкция не обеспечивает достаточной жесткости фиксации.

Наиболее близким заявляемому по своему техническому решению следует считать принятый нами за прототип эндопротез тазобедренного сустава [3], ножка которого имеет наибольшее количество существенных признаков, общих с заявляемым. Ножка прототипа, как и выполненный в ней осевой канал, имеют переменное сечение, что требует при установке ее в костномозговой канал бедра использования специальной развертки, повторяющей ступенчатую форму ножки протеза. Это же обстоятельство не дает возможности корригировать изменение степени погружения ножки в костномозговой канал бедра. Кроме того, лепестки, фиксирующие ножку в костномозговом канале, направлены своими концами в одну (дистальную) сторону бедра, что не обеспечивает надежного сохранения положения ножки на заданной глубине.

Сущность изобретения заключается в совокупности существенных признаков, обеспечивающих достижение искомого технического результата, а именно улучшение исходов лечения благодаря значительному повышению стабильности положения ножки эндопротеза в костномозговом канале бедра.

Эта сущность заключается в том, что ножка эндопротеза тазобедренного сустава выполнена в виде трубки с заглушенным нижним концом и щелевидными прорезями по боковой поверхности, стержнем, установленным в ней с возможностью осевых перемещений, и элементов крепления. Прорези в ножке расположены в поперечном направлении, элементы крепления выполнены в виде дисков с центральными отверстиями, которыми они установлены на стержне между поярусно, равномерно и попарно расположенными на нем кольцевыми выступами. Ножки элементов крепления одинаковой длины в виде упругих пластин с односторонними верхними наружными скосами, расположены в плоскости дисков, смещены относительно друг друга на 120° и размещены с возможностью перемещений и фиксации в щелевидных прорезях. Нижний конец стержня установлен в направляющем канале глухого конца трубки. Верхняя часть стержня выполнена резьбовой для взаимодействия с резьбой прилива на внутренней поверхности трубки и оканчивается огранкой под ключ, верхний отдел трубки оснащен наружной резьбой, на которую навернут колпачок, закрывающий трубку.

Верхние края щелевидных прорезей скошены с внутренней стороны, а нижние — выполнены прямыми.

Поперечное расположение щелевидных прорезей со скошенными с внутренней стороны верхними краями в трубчатой ножке эндопротеза обеспечивает в исходном положении устройства согнутое положение погруженных в трубку ножек элементов крепления. При таком положении срез их заостренных концов располагается заподлицо с поверхностью трубки и не препятствует свободной установке ножки эндопротеза в обработанный костномозговой канал бедра.

Поперечное расположение щелевидных прорезей с прямыми нижними краями в трубчатой ножке эндопротеза обеспечивает в рабочем положении устройства при внедрении ножек элементов крепления в ткань костномозгового канала перпендикулярное относительно продольной оси расположение выдвинутых из полости трубки ножек.

Расположение ножек элементов крепления под углом 120° относительно друг друга исключает вероятность отклонений оси ножки эндопротеза от оси бедра, обеспечивая достижение максимально возможного стабильного ее положения в костномозговом канале на каждом ярусе в трех точках, соответствующих вершинам жестких геометрических фигур — равносторонних треугольников.

Одновременное перемещение ножек всех элементов крепления из щелевидных прорезей с внедрением их в ткань костномозгового канала обеспечивает точную центрацию в нем ножки эндопротеза тазобедренного сустава.

Расположение плоскостей упругих ножек элементов крепления в поперечно расположенных щелевидных прорезях ножки эндопротеза обеспечивает демпфирование осевых нагрузок на эндопротез за счет суммарной рессорности упругих элементов. Каждый из упругих элементов работает как лист рессоры, в которой листы разнесены по вертикали и горизонтали, исключая вероятность ротационных смещений ножки в костномозговом канале за счет их поперечной жесткости.

Устройство изображено на фиг.1-3. На фиг.1 показано его продольное сечение (слева от осевой линии — в исходном положении, справа — в рабочем положении). На фиг.2 изображен элемент крепления (аксонометрия). На фиг.3 представлено поперечное сечение ножки эндопротеза через элемент крепления и щелевидные прорези в рабочем положении устройства.

Ножка эндопротеза тазобедренного сустава выполнена в виде трубки 1, в которой размещены стержень 2 и элементы крепления 3. В верхнем отделе трубка 1 оснащена наружной резьбой и закрыта навинченным на нее колпачком 4. Верхний конец 5 стержня 2 имеет граненое сечение под ключ. Ниже граненого участка 5 часть стержня 3 оснащена резьбой, взаимодействующей с резьбой циркулярного прилива 6, охватывающего в полости трубки 1 верхний конец стержня 2.

Нижняя часть стержня 2 размещена с возможностью осевого перемещения в направляющем канале 7, выполненном в монолитном, заглушенном нижнем конце трубки 1. На стержне 2 между поярусно, равномерно и попарно размещенными на нем кольцевыми выступами 8 установлены элементы крепления 3, представляющие собой диски 9 с центральными отверстиями 10 под стержень 2 и упругими ножками одинаковой длины 11, расположенными в плоскости дисков 9, оси которых разнесены под углом 120° относительно друг друга. Концы ножек 11 имеют односторонние скосы по верхней плоскости.

В трубке 1 под ножки 11 выполнены поперечно расположенные щелевидные прорези 12, верхние края которых с внутренней стороны скошены. В исходном (нерабочем) положении ножки 11 отогнуты книзу и упираются в скошенные верхние края прорезей 12, при этом концевые части ножек 11 располагаются заподлицо с поверхностью трубки 1. В рабочем положении ножки 11 выпрямлены и располагаются на нижних прямых краях прорезей 12, выступая за пределы поверхности трубки 1 и перпендикулярно ее продольной оси.

Устройство используется следующим образом.

При операции эндопротезирования тазобедренного сустава на этапе установки его ножки в костномозговой канал бедра последний обрабатывают разверткой до размеров, допускающих свободное перемещение в нем ножки эндопротеза. Ножку в исходном положении ее деталей, со снятым колпачком погружают в костномозговой канал до необходимого уровня и устанавливают поворотом ее вокруг собственной оси заданную ротационную девиацию шейки. Затем, вращая ключом стержень, перемещают его по резьбе в дистальном направлении. Кольцевые выступы стержня увлекают крепежные элементы также в дистальном направлении, при котором их упругие ножки выдвигаются через щелевидные прорези из трубки наружу, опираясь на нижний край прорезей распрямляются и в таком положении внедряются в костную ткань костномозгового канала. Колпачком закрывают ножку эндопротеза, после чего производят остальные этапы операции эндопротезирования, завершая ее.

1. Патент РФ №2089136, A 61 F 2/32, БИ 1997, N25.

2. Патент РФ №2066153, A 61 F 2/32, БИ 1996, N25.

3. Патент РФ №2045247, A 61 F 2/36, БИ 1995, N28.

1. Ножка эндопротеза тазобедренного сустава в виде трубки с заглушенным нижним концом и щелевидными прорезями по боковой поверхности, стержнем, установленным в ней с возможностью осевых перемещений, и элементов крепления, отличающаяся тем, что прорези в ножке расположены в поперечном направлении, элементы крепления выполнены в виде дисков с центральными отверстиями, которыми они установлены на стержне между поярусно, равномерно и попарно расположенными на нем кольцевыми выступами, ножки элементов крепления одинаковой длины в виде упругих пластин с односторонними верхними наружными скосами расположены в плоскости дисков, смещены относительно друг друга на 120° и размещены с возможностью перемещений и фиксации в щелевидных прорезях, нижний конец стержня установлен в направляющем канале глухого конца трубки, верхняя часть стержня выполнена резьбовой для взаимодействия с резьбой прилива на внутренней поверхности трубки и оканчивается огранкой под ключ, верхний отдел трубки оснащен наружной резьбой, на которую навернут колпачок, закрывающий трубку.

2. Ножка эндопротеза тазобедренного сустава по п.1, отличающаяся тем, что верхние края щелевидных прорезей скошены с внутренней стороны, а нижние выполнены прямыми.

Дизайн бедренного компонента эндопротеза бесцементной фиксации

За более чем пятидесятилетнюю историю развития эндопротезирования тазобедренного сустава было создано большое количество имплантатов различных конструкций. Первоначальные попытки использования бедренных компонентов эндопротезов бесцементной фиксации закончились неудачей. Это было обусловлено несовершенным дизайном эндопротеза — разработанные модели не обеспечивали должной фиксации в костномозговом канале, что сопровождалось постепенным развитием нестабильности массивного имплантата внутри кости и, в конечном итоге, возникновением болевого синдрома. Именно эти неудачи привели к тому, что Charnley и его последователи стали использовать костный цемент на основе акрилоксида для фиксации ножки в канале бедренной кости. Однако, несмотря на несомненные успехи современного цементного протезирования , все больше возрастает интерес к использованию бесцементных ножек. Особенно перспективным кажется их применение у лиц молодого возраста с активным образом жизни и пациентов с избыточным весом.

В этом разделе мы рассмотрим особенности дизайна и характеристики бесцементных бедренных компонентов, обсудим показания и отбор пациентов, рассмотрим детали установки, обсудим опубликованные результаты и осложнения и, наконец, обобщим опыт клиники Российского НИИТО им. P.P. Вредена.

Дизайн

Дизайн бесцементной ножки эндопротеза предопределяют механические и биологические принципы ее фиксации. При оценке любого бесцементного имплантата необходимо рассмотреть особенности его формы и геометрии, свойства материала, из которого он изготовлен, характер напыления или способа обработки поверхности. К сожалению, нет единой точки зрения на то, каким должен быть бесцементный протез. Данный факт подтверждается тем, что при обзоре опыта работы 260 больниц в Англии было обнаружено более 30 моделей эндопротезов различного дизайна, а в сообщении из Норвегии говорится об использовании 398 бесцементных бедренных компонентов, различающихся по дизайну и размеру.

Рис. 1. Относительные модули адаптационной способности кости, титана и кобальт-хромового сплава.

Для изготовления бесцементных бедренных компонентов эндопротеза наиболее часто используются кобальт-хромовые и титановые сплавы. Сплавы титана обладают лучшей биологической совместимостью, но остеоинтеграция возможна при использовании и того, и другого материала. Поскольку главным фактором долгосрочного эффективного функционирования устройства является передача напряжения, очень большое значение имеет модуль упругости материала. В этом отношении, титан — более привлекательный материал, потому что его модуль упругости ближе к модулю упругости кости и приблизительно вдвое меньше, чем у кобальт-хрома (рис.1). Существенным недостатком титана является выраженное ослабление его прочностных свойств при наличии неровностей на поверхности. Такая особенность накладывает значительные производственные ограничения на дизайнерские разработки.

Отдельная проблема — потенциальная токсичность материала. Ионы кобальта и хрома обнаруживаются в небольших концентрациях в жидкостях и тканях организма, но, даже в малых дозах, они могут обладать цитотоксическим действием. С другой стороны, титан ассоциируется с формированием большего количества продуктов износа и выделением ионов, но, по-видимому, лучше переносится на клеточном уровне. При развитии нестабильности титан как относительно мягкий материал легко стирается, образуя большое количество дебриса.

Неоднократно предпринимались попытки понизить уровень изнашивания и приблизить модуль упругости эндопротеза к кости. С этой целью использовались сложные материалы. Наиболее широкое применение в международном масштабе среди сложных бесцементных бедренных компонентов нашла ножка Isoelastic, которая, несмотря на свой инновационный дизайн, привела к высокой частоте расшатывания и клинической несостоятельности. Поэтому, учитывая предыдущий опыт, клинические испытания новых конструкций выполняются очень осторожно.

Концептуально бесцементный имплантат должен обеспечивать стабильность непосредственно при установке, способствовать долгосрочной биологической фиксации, и, обладая хорошей биологической совместимостью, не препятствовать ремоделированию кости. В значительной мере длительная и полноценная функция эндопротеза обеспечивается первичной стабильной фиксацией ножки в костномозговом канале, несмотря на различные типы поверхности имплантатов, рассчитанных на остеоинтеграцию и надежную вторичную фиксацию. Если удается добиться первичной стабилизации имплантата, то в последующем происходит биологическая фиксация за счет врастания костной ткани в покрытие ножки или обрастания костью ее шероховатой поверхности, что и обеспечивает длительную функцию эндопротеза.

Для решения этих задач были предложены две философии дизайна: (1) гладкие ножки с макроблокировкой и (2) текстурированные «press-fit»-компоненты с микроблокировкой.

Концепция макро- и микроблокировки для фиксации основана на том, что соответствующая анатомии проксимального и дистального отделов бедра форма ножки может обеспечить стабильность и приблизить напряжение и деформацию к аналогичным показателям нормальной бедренной кости. Надо учитывать, что при любой интрамедуллярно установленной системе абсолютно изменяются нормальные (при сохраненной головке и шейке бедренной кости) показатели деформации и распределение нагрузок на проксимальный отдел бедра.

Эффективность дизайна «perss-fit»-компонента зависит от адаптации к геометрии кости, способа интрамедуллярной установки и состояния поверхности эндопротеза. Наиболее значимыми факторами для имплантации любого бесцементного компонента являются значительная вариабельность геометрии проксимального отдела бедра и различная прочность кости. Учитывая трудность в обеспечении соответствия изменчивой геометрии в проксимальном отделе, многие изготовители эндопротезов пытались получить надежную фиксацию в кортикальном слое интрамедуллярного канала.

Источником постоянных дискуссий остается вопрос, какой из типов бесцементной фиксации (проксимальный или дистальный) обладает лучшими характеристиками, и необходимо ли учитывать особенности геометрии бедренной кости и определять заполняемость метафиза бедренной кости имплантатом (см. рис. 2). Бесцементные ножки раннего дизайна имели тенденцию к преимущественно дистальной фиксации в перешейке канала, более современные модели обеспечивают преимущественно проксимальную нагрузку при полном контакте по поверхности эндопротеза и во фронтальной, и в аксиальной плоскостях. Как будет сказано ниже, результаты использования эндопротезов обоих типов не уступают результатам применения цементных имплантатов.

Рис. 2. Формула для вычисления процента заполнения канала в трех зонах контакта имплантата с фиксирующей костью.

Дизайн, нагрузка и оседание

Множество факторов определяют степень подвижности ножки эндопротеза в костномозговой полости бедренной кости при физиологической нагрузке. Анатомо-физиологические особенности пациента включают геометрию эндостального отдела бедренной кости, качественные характеристики губчатой костной ткани (остеопороз, остеосклероз) и кортикальных стенок (толщина и форма), вес, рост и жизненную активность. Факторы, которые находятся под контролем хирурга, включают точность соответствия выбранного протеза анатомическому строению бедренной кости, положение имплантата в кости (в том числе уровень опила шейки бедренной кости), плотность соприкосновения протеза с костной тканью, наличие каких-либо зазоров (диастаза) между протезом и костью. Рассмотрим некоторые варианты дизайна ножки протеза, играющие роль в комплексной проблеме стабильности имплантата.

Для того чтобы протез бесцементной фиксации обеспечивал безболезненную нагрузку на ногу при максимальной амплитуде движений, необходимо почти полное отсутствие подвижности между имплантатом и костной тканью. Тем не менее, в типичных случаях в ближайшем послеоперационном периоде наблюдается наибольшее оседание протеза, которое прогрессивно уменьшается по мере увеличения нагрузок и фиксации ножки в кости. Процент заполнения интрамедуллярного канала имплантатом позволяет оценить вероятность оседания ножек определенного дизайна. Однако сила вбивания или внедрения значительно больше коррелирует с оседанием, чем так называемое измерение соответствия и заполнения («fit-and-fill»).

По окончании периода, необходимого для образования костного сращения (обычно это наступает через 2,5 — 3 месяца) пациент возвращается к нормальной ходьбе. При этом взаимодействие металла и костной ткани имеет вид упругой эластической деформации и определяется как микроподвижность. Сложные радиометрические исследования показали, что практически любой протез имеет смещение относительно бедренной кости во время физиологической нагрузки на конечность. Обычно эта подвижность носит колебательный характер, и положение имплантата восстанавливается во время неопорной фазы шага (рис. 3). Однако при избыточных нагрузках, остеопорозе, погрешностях хирургической техники смещения превышают допустимые и приводят к значительному оседанию ножки протеза.

Рис. 3. Схематическое сравнительное отображение микроподвижности и миграции эндопротеза на границе кость-имплантат в процессе ходьбы (Biomechanics in orthopaedics. Tokyo, Japan, Springer-Verlag, 1992).

Изучение изменения позиции имплантата демонстрирует, что незначительное раннее продольное оседание (до 2-3 мм) не препятствует остеоинтеграции, в то время как даже небольшая ротационная неустойчивость четко коррелирует с неудовлетворительными клиническими результатами и болевыми ощущениями, которые обычно начинают проявляться при подъеме по лестнице. Исследование геометрии имплантатов показывает, что изогнутые ножки более приспособлены для противостояния по плоскости вращающему моменту, чем прямые, даже при том, что стабильность к осевой нагрузке отличается незначительно (Р Эндопротезирование, Эндопротезирование тазобедренного сустава,

Источники

1. 
   Севастьянов, В. И. Биосовместимые материалы. Учебное пособие. Гриф УМО по классическому университетскому образованию / В. И. Севастьянов. — М. : Медицинское Информационное Агентство (МИА), 2011. — 943 c.
2. 
   Рябков, Вадим Апоптоз лимфоцитов при ревматоидном артрите / Вадим Рябков. — М. : LAP Lambert Academic Publishing, 2011. — 156 c.
3. 
   Большая медицинская энциклопедия в 29 томах + указатели (комплект из 30 книг). — Москва: Гостехиздат, 2014. — 960 c.
4. Рудницкая Людмила Артрит и артроз. Профилактика и лечение; Питер — Москва, 2012. — 224 c.